Функции выделенных линейных реакторов для переменных частотных дисков (VFD): защита качества электроэнергии и надежность системы

Что такое линейный реактор для VFD?

Линейный реактор представляет собой индуктивный компонент (обычно воздушный ядер или железо), соединенный последовательно между источником питания переменного тока и входными терминалами VFD. Он действует как «фильтр» и «буфер», изменяя текущую форму волны и импеданс для решения проблем качества мощности, специфичных для VFD. В отличие от реакторов общего назначения, реакторы линий, связанные с VFD, спроектированы в соответствии с частотой напряжения, тока и переключения VFD (например, 2–20 кГц), обеспечивая оптимальную производительность.

Основные функции реакторов VFD -линии

1. Гармоническая подавление: уменьшение искажения общего гармонического (THD)

VFD полагаются на модуляцию ширины импульса (ШИМ) для преобразования напряжения постоянного тока в AC для управления двигателем. Этот процесс переключения генерирует гармонические токи - мультипликации фундаментальной частоты сетки (50/60 Гц), которые искажают форму волны тока входного тока. Высокий THD (часто превышает 30% без смягчения) может:

• Перегрев трансформаторы, кабели и выключатели схемы.
• Вызывать ошибки измерения и нарушать чувствительное оборудование (например, ПЛК, датчики).
• Нарушать стандарты коммунальной сетки (например, IEEE 519, EN 61000-3-12).

Как справляются линейные реакторы:
Линейные реакторы увеличивают импеданс источника, наблюдаемый VFD, ослабляя высокочастотные гармоники. Индуктивное реактивное сопротивление ( xl = 2πfl ) пропорционально частоте, поэтому реакторы сильно ослабляют гармоники (например, 5 -й, 7 -е, 11 -е), в то же время влияя на основной ток 50/60 Гц. Типичные реакторы линии VFD снижают THD с 30–40% до <5–8%, соблюдение строгих кодов сетей.

2. Ограничение Conrush Current: защита сетки и компонентов VFD

При стартапе VFD рисует высокий ток зажигания, часто в 2–3 раза превышает номинальный ток, чтобы заряжать конденсаторы в их канале DC. Без смягчения этот всплеск может:

• Пехать вверх по течению выключателей схемы или взорвать предохранители.
• Компоненты VFD стресса (например, диоды выпрямителей, автобусные конденсаторы), сокращение их продолжительности жизни.
• Причина провалы напряжения на сетке, затрагивая близлежащие нагрузки.

Как справляются линейные реакторы:
Индуктивность реактора сопротивляется быстрым изменениям тока ( v = ldtdi ), замедляя время роста тока «Зажигания». Это ограничивает ток пика до 1,5–2 -кратного тока (по сравнению с 2–3x без реактора) и предотвращает резкие падения напряжения. Для VFD с большими конденсаторами DC Link (общими в мощных дисках) эта функция имеет решающее значение для долговечности компонентов.

3. Улучшение коэффициента входной мощности

VFD с диодными или тиристорными выпрямителями рисуют отстающую мощность из сети, что приводит к низкому коэффициенту мощности (обычно 0,6–0,8 при частичной нагрузке). Низкий коэффициент мощности:

• Увеличивает плату за спрос на коммунальные услуги (в качестве счета за коммунальные услуги за явную власть, S = P2+Q2 ).
• Заглушка трансформаторы и кабели, уменьшая их эффективную мощность.

Как справляются линейные реакторы:
Увеличивая импеданс источника, линейные реакторы сдвигают входную форму входного тока VFD ближе к форме волны напряжения, улучшая коэффициент мощности. При полной нагрузке реакторы могут повысить коэффициент мощности с 0,7 до 0,9–0,95, снижая штрафы на реактивную мощность и освобождая емкость сетки.

4. Изоляция нарушений сетки: экранирование VFD от переходных процессов

Промышленные сетки склонны к переходным событиям - прогибаниям напряжения, волнения, шипы или электромагнитные помехи (EMI) из соседнего оборудования (например, сварочные машины, контакторы). Эти нарушения могут:

• Коррумпированные сигналы управления VFD, что приводит к неустойчивому моторному поведению.
• Чувствительная электроника в плате управления VFD.

Как справляются линейные реакторы:
Индуктивность реактора действует как фильтр низкого частоты, ослабляя высокочастотные переходные процессы (например, светоиндуцированные шипы, EMI), прежде чем они достигнут VFD. Кроме того, он буферирует провисание напряжения, сохраняя энергию в своем магнитном поле, обеспечивая временную поддержку напряжения VFD во время кратких перерывов сетки.

5. сглаживание напряжения канала DC: повышение стабильности VFD

Конденсаторы VFD DC Link сглаживают исправленное напряжение переменного тока. Тем не менее, гармонические течения из сетки вызывают волну в напряжении канала DC, которое:

• Увеличивает потери проводимости на стадии инвертора VFD.
• Может вызвать защиту от перевышения, если Ripple превышает безопасные пороговые значения.

Как справляются линейные реакторы:
Сокращая гармоники входного тока, линейные реакторы минимизируют пульсацию напряжения канала DC. Это стабилизирует напряжение, поставляемое в инвертор, обеспечивая постоянную мощность ШИМ и уменьшая нагрузку на полупроводники VFD (IGBTS/MOSFET).

Технические соображения по выбору реакторов VFD -линии

Чтобы максимизировать функциональность, линейные реакторы должны соответствовать спецификациям VFD:

• Рейтинг напряжения: соответствует входному напряжению VFD (например, 380 В, 480 В).
• Оценка тока: размер для максимального входного тока VFD (включая поля перегрузки).
• Значение индуктивности: обычно 1–5% от входного импеданса VFD (более высокие значения для более строгого гармонического контроля).
• Совместимость с частотой: предназначенная для работы на частоте переключения VFD (например, 4 кГц реакторы для 4 кГц ШИМ -дисков).
• Класс изоляции: соответствует рабочей температуре и среде VFD (например, IP20 для использования в помещении, IP54 для пыльных областей).

Реальные приложения и преимущества

• Насосные станции: линейные реакторы уменьшают гармонические искажения в муниципальных системах водоснабжения, предотвращая перегрев трансформатора и продление срока службы насоса.
• Производственные заводы: ограничивая ток нагрузчиков, реакторы защищают VFD в конвейерных системах от Nuisers Tripping во время стартапа.
• Системы HVAC: улучшенный коэффициент мощности снижает затраты на коммунальные услуги, в то время как переходное подавление обеспечивает непрерывную работу вентилятора/компрессора.
•